אנחנו ממליצים להשתמש בפרימיטיב AEAD עם סוג המפתח AES128_GCM ברוב תרחישי השימוש בהצפנת נתונים.
הצפנה מאומתת עם נתונים משויכים (AEAD) היא הפרימיטיב הפשוט והמתאים ביותר לרוב תרחישי השימוש. הצפנה מסוג AEAD מספקת סודיות ואותנטיות, ומבטיחה שההודעות תמיד יכללו טקסטים מוצפנים שונים (פלט מוצפן), גם אם הטקסטים הרגילים (הקלט להצפנה) זהים. ההצפנה היא סימטרית, כלומר משתמשים במפתח יחיד גם להצפנה וגם לפענוח.
הדוגמאות הבאות יעזרו לכם להתחיל להשתמש בפרימיטיב AEAD:
C++
// A command-line utility for testing Tink AEAD. #include <iostream> #include <memory> #include <ostream> #include <string> #include "absl/flags/flag.h" #include "absl/flags/parse.h" #include "absl/log/check.h" #include "absl/strings/string_view.h" #include "tink/aead.h" #include "tink/aead/aead_config.h" #include "tink/config/global_registry.h" #include "util/util.h" #include "tink/keyset_handle.h" #include "tink/util/status.h" ABSL_FLAG(std::string, keyset_filename, "", "Keyset file in JSON format"); ABSL_FLAG(std::string, mode, "", "Mode of operation {encrypt|decrypt}"); ABSL_FLAG(std::string, input_filename, "", "Filename to operate on"); ABSL_FLAG(std::string, output_filename, "", "Output file name"); ABSL_FLAG(std::string, associated_data, "", "Associated data for AEAD (default: empty"); namespace { using ::crypto::tink::Aead; using ::crypto::tink::AeadConfig; using ::crypto::tink::KeysetHandle; using ::crypto::tink::util::Status; using ::crypto::tink::util::StatusOr; constexpr absl::string_view kEncrypt = "encrypt"; constexpr absl::string_view kDecrypt = "decrypt"; void ValidateParams() { // ... } } // namespace namespace tink_cc_examples { // AEAD example CLI implementation. Status AeadCli(absl::string_view mode, const std::string& keyset_filename, const std::string& input_filename, const std::string& output_filename, absl::string_view associated_data) { Status result = AeadConfig::Register(); if (!result.ok()) return result; // Read the keyset from file. StatusOr<std::unique_ptr<KeysetHandle>> keyset_handle = ReadJsonCleartextKeyset(keyset_filename); if (!keyset_handle.ok()) return keyset_handle.status(); // Get the primitive. StatusOr<std::unique_ptr<Aead>> aead = (*keyset_handle) ->GetPrimitive<crypto::tink::Aead>( crypto::tink::ConfigGlobalRegistry()); if (!aead.ok()) return aead.status(); // Read the input. StatusOr<std::string> input_file_content = ReadFile(input_filename); if (!input_file_content.ok()) return input_file_content.status(); // Compute the output. std::string output; if (mode == kEncrypt) { StatusOr<std::string> encrypt_result = (*aead)->Encrypt(*input_file_content, associated_data); if (!encrypt_result.ok()) return encrypt_result.status(); output = encrypt_result.value(); } else { // operation == kDecrypt. StatusOr<std::string> decrypt_result = (*aead)->Decrypt(*input_file_content, associated_data); if (!decrypt_result.ok()) return decrypt_result.status(); output = decrypt_result.value(); } // Write the output to the output file. return WriteToFile(output, output_filename); } } // namespace tink_cc_examples int main(int argc, char** argv) { absl::ParseCommandLine(argc, argv); ValidateParams(); std::string mode = absl::GetFlag(FLAGS_mode); std::string keyset_filename = absl::GetFlag(FLAGS_keyset_filename); std::string input_filename = absl::GetFlag(FLAGS_input_filename); std::string output_filename = absl::GetFlag(FLAGS_output_filename); std::string associated_data = absl::GetFlag(FLAGS_associated_data); std::clog << "Using keyset from file " << keyset_filename << " to AEAD-" << mode << " file " << input_filename << " with associated data '" << associated_data << "'." << '\n'; std::clog << "The resulting output will be written to " << output_filename << '\n'; CHECK_OK(tink_cc_examples::AeadCli(mode, keyset_filename, input_filename, output_filename, associated_data)); return 0; }
Go
import ( "bytes" "fmt" "log" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/aead" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/insecurecleartextkeyset" "github.com/tink-crypto/tink-go/v2/keyset" ) func Example() { // A keyset created with "tinkey create-keyset --key-template=AES256_GCM". Note // that this keyset has the secret key information in cleartext. jsonKeyset := `{ "key": [{ "keyData": { "keyMaterialType": "SYMMETRIC", "typeUrl": "type.googleapis.com/google.crypto.tink.AesGcmKey", "value": "GiBWyUfGgYk3RTRhj/LIUzSudIWlyjCftCOypTr0jCNSLg==" }, "keyId": 294406504, "outputPrefixType": "TINK", "status": "ENABLED" }], "primaryKeyId": 294406504 }` // Create a keyset handle from the cleartext keyset in the previous // step. The keyset handle provides abstract access to the underlying keyset to // limit the exposure of accessing the raw key material. WARNING: In practice, // it is unlikely you will want to use a insecurecleartextkeyset, as it implies // that your key material is passed in cleartext, which is a security risk. // Consider encrypting it with a remote key in Cloud KMS, AWS KMS or HashiCorp Vault. // See https://github.com/google/tink/blob/master/docs/GOLANG-HOWTO.md#storing-and-loading-existing-keysets. keysetHandle, err := insecurecleartextkeyset.Read( keyset.NewJSONReader(bytes.NewBufferString(jsonKeyset))) if err != nil { log.Fatal(err) } // Retrieve the AEAD primitive we want to use from the keyset handle. primitive, err := aead.New(keysetHandle) if err != nil { log.Fatal(err) } // Use the primitive to encrypt a message. In this case the primary key of the // keyset will be used (which is also the only key in this example). plaintext := []byte("message") associatedData := []byte("associated data") ciphertext, err := primitive.Encrypt(plaintext, associatedData) if err != nil { log.Fatal(err) } // Use the primitive to decrypt the message. Decrypt finds the correct key in // the keyset and decrypts the ciphertext. If no key is found or decryption // fails, it returns an error. decrypted, err := primitive.Decrypt(ciphertext, associatedData) if err != nil { log.Fatal(err) } fmt.Println(string(decrypted)) // Output: message }
Java
package aead; import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8; import com.google.crypto.tink.Aead; import com.google.crypto.tink.InsecureSecretKeyAccess; import com.google.crypto.tink.KeysetHandle; import com.google.crypto.tink.RegistryConfiguration; import com.google.crypto.tink.TinkJsonProtoKeysetFormat; import com.google.crypto.tink.aead.AeadConfig; import java.nio.file.Files; import java.nio.file.Path; import java.nio.file.Paths; /** * A command-line utility for encrypting small files with AEAD. * * <p>It loads cleartext keys from disk - this is not recommended! * * <p>It requires the following arguments: * * <ul> * <li>mode: Can be "encrypt" or "decrypt" to encrypt/decrypt the input to the output. * <li>key-file: Read the key material from this file. * <li>input-file: Read the input from this file. * <li>output-file: Write the result to this file. * <li>[optional] associated-data: Associated data used for the encryption or decryption. */ public final class AeadExample { private static final String MODE_ENCRYPT = "encrypt"; private static final String MODE_DECRYPT = "decrypt"; public static void main(String[] args) throws Exception { if (args.length != 4 && args.length != 5) { System.err.printf("Expected 4 or 5 parameters, got %d\n", args.length); System.err.println( "Usage: java AeadExample encrypt/decrypt key-file input-file output-file" + " [associated-data]"); System.exit(1); } String mode = args[0]; Path keyFile = Paths.get(args[1]); Path inputFile = Paths.get(args[2]); Path outputFile = Paths.get(args[3]); byte[] associatedData = new byte[0]; if (args.length == 5) { associatedData = args[4].getBytes(UTF_8); } // Register all AEAD key types with the Tink runtime. AeadConfig.register(); // Read the keyset into a KeysetHandle. KeysetHandle handle = TinkJsonProtoKeysetFormat.parseKeyset( new String(Files.readAllBytes(keyFile), UTF_8), InsecureSecretKeyAccess.get()); // Get the primitive. Aead aead = handle.getPrimitive(RegistryConfiguration.get(), Aead.class); // Use the primitive to encrypt/decrypt files. if (MODE_ENCRYPT.equals(mode)) { byte[] plaintext = Files.readAllBytes(inputFile); byte[] ciphertext = aead.encrypt(plaintext, associatedData); Files.write(outputFile, ciphertext); } else if (MODE_DECRYPT.equals(mode)) { byte[] ciphertext = Files.readAllBytes(inputFile); byte[] plaintext = aead.decrypt(ciphertext, associatedData); Files.write(outputFile, plaintext); } else { System.err.println("The first argument must be either encrypt or decrypt, got: " + mode); System.exit(1); } } private AeadExample() {} }
Obj-C
Python
import tink from tink import aead from tink import secret_key_access def example(): """Encrypt and decrypt using AEAD.""" # Register the AEAD key managers. This is needed to create an Aead primitive # later. aead.register() # A keyset created with "tinkey create-keyset --key-template=AES256_GCM". Note # that this keyset has the secret key information in cleartext. keyset = r"""{ "key": [{ "keyData": { "keyMaterialType": "SYMMETRIC", "typeUrl": "type.googleapis.com/google.crypto.tink.AesGcmKey", "value": "GiBWyUfGgYk3RTRhj/LIUzSudIWlyjCftCOypTr0jCNSLg==" }, "keyId": 294406504, "outputPrefixType": "TINK", "status": "ENABLED" }], "primaryKeyId": 294406504 }""" # Create a keyset handle from the cleartext keyset in the previous # step. The keyset handle provides abstract access to the underlying keyset to # limit access of the raw key material. WARNING: In practice, it is unlikely # you will want to use a cleartext_keyset_handle, as it implies that your key # material is passed in cleartext, which is a security risk. keyset_handle = tink.json_proto_keyset_format.parse( keyset, secret_key_access.TOKEN ) # Retrieve the Aead primitive we want to use from the keyset handle. primitive = keyset_handle.primitive(aead.Aead) # Use the primitive to encrypt a message. In this case the primary key of the # keyset will be used (which is also the only key in this example). ciphertext = primitive.encrypt(b'msg', b'associated_data') # Use the primitive to decrypt the message. Decrypt finds the correct key in # the keyset and decrypts the ciphertext. If no key is found or decryption # fails, it raises an error. output = primitive.decrypt(ciphertext, b'associated_data')
AEAD
הפרימיטיב 'הצפנה מאומתת עם נתונים משויכים' (AEAD) הוא הפרימיטיב הנפוץ ביותר להצפנת נתונים, והוא מתאים לרוב הצרכים.
ל-AEAD יש את המאפיינים הבאים:
- Secrecy: לא ידוע דבר על הטקסט הרגיל, מלבד האורך שלו.
- אותנטיות: אי אפשר לשנות את הטקסט הרגיל המוצפן שמהווה את הבסיס לטקסט המוצפן בלי שהשינוי יתגלה.
- סימטרי: הצפנת הטקסט הגלוי ופענוח הטקסט המוצפן מתבצעים באמצעות אותו מפתח.
- רנדומיזציה: ההצפנה היא אקראית. שתי הודעות עם אותו טקסט רגיל יניבו טקסטים מוצפנים שונים. תוקפים לא יכולים לדעת איזה טקסט מוצפן מתאים לטקסט גלוי מסוים. כדי למנוע את זה, אפשר להשתמש ב-Deterministic AEAD במקום זאת.
נתונים משויכים
אפשר להשתמש ב-AEAD כדי לקשור טקסט מוצפן לנתונים משויכים ספציפיים. נניח שיש לכם מסד נתונים עם השדות user-id ו-encrypted-medical-history. בתרחיש הזה, אפשר להשתמש ב-user-id כנתונים משויכים כשמצפינים את encrypted-medical-history. כך לא תהיה אפשרות לתוקף להעביר היסטוריה רפואית ממשתמש אחד למשתמש אחר.
הנתונים המשויכים הם אופציונליים. אם מציינים נתונים משויכים, הפענוח יצליח רק אם אותם נתונים משויכים יועברו גם לקריאות ההצפנה וגם לקריאות הפענוח.
בחירת סוג המפתח
אנחנו ממליצים על AES128_GCM לרוב השימושים, אבל יש סוגים שונים של מפתחות לצרכים שונים (לשימוש באבטחה של 256 ביט, צריך להחליף את AES128 ב-AES256). באופן כללי:
- AES128_CTR_HMAC_SHA256 עם וקטור אתחול (IV) של 16 בייט הוא המצב הכי שמרני עם גבולות טובים.
- AES128_EAX הוא קצת פחות שמרני וקצת יותר מהיר מ-AES128_CTR_HMAC_SHA256.
- בדרך כלל, AES128_GCM הוא המצב הכי מהיר, עם המגבלות הכי מחמירות על מספר ההודעות וגודל ההודעה. אם חורגים מהמגבלות האלה על אורך הטקסט הגלוי ועל אורך הנתונים המשויכים (למטה), ההצפנה מסוג AES128_GCM נכשלת ומתרחשת דליפה של חומר מפתח.
- המהירות של AES128_GCM_SIV כמעט זהה למהירות של AES128_GCM. יש לה אותן מגבלות כמו ל-AES128_GCM על מספר ההודעות וגודל ההודעה, אבל אם חורגים מהמגבלות האלה, היא נכשלת בצורה פחות קטסטרופלית: היא עשויה רק לחשוף את העובדה ששתי הודעות שוות. השימוש בו בטוח יותר מ-AES128_GCM, אבל בפועל משתמשים בו פחות. כדי להשתמש בזה ב-Java, צריך להתקין את Conscrypt.
- ל-XChaCha20Poly1305 יש מגבלה גבוהה בהרבה על מספר ההודעות ועל גודל ההודעה בהשוואה ל-AES128_GCM, אבל כשהוא נכשל (מאוד לא סביר), הוא גם חושף חומר מפתח. הוא לא מואץ באמצעות חומרה, ולכן הוא יכול להיות איטי יותר ממצבי AES במצבים שבהם האצת חומרה זמינה.
התחייבויות אבטחה
הטמעות של AEAD מציעות:
- אבטחת CCA2.
- חוזק אימות של 80 ביט לפחות.
- היכולת להצפין לפחות 232 הודעות עם סך של 250 בייטים. לא ניתן לבצע מתקפה עם עד 232 טקסטים פשוטים או טקסטים מוצפנים שנבחרו, עם הסתברות הצלחה גבוהה מ-2-32.